通過建立基于全細胞RC電路的細胞阻抗響應(yīng)模型來分析細胞內(nèi)部各結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性變化導(dǎo)致系統(tǒng)總體阻抗變化的原因。重點分析了細胞膜電容、電阻、細胞間電阻以及細胞電極間電阻變化對于系統(tǒng)阻抗幅值和阻抗角頻率響應(yīng)的影響。結(jié)果表明,系統(tǒng)阻抗特性變化受到細胞內(nèi)部電學(xué)參數(shù)變化的耦合影響。為基于細胞阻抗傳感器測試的細胞功能表征提供了深入的理論基礎(chǔ),為阻抗測試選擇合適的頻率提供了有效指導(dǎo)。

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【部分圖文】：

圖1細胞生長在電極上的電流通路

當(dāng)細胞生長在電極上時,電流穿過細胞下面與電極之間的間隙,然后分為穿過細胞膜的電流和穿過細胞間的電流,由于細胞電學(xué)特性的異質(zhì)性,導(dǎo)致不同生理/病理狀態(tài)下的細胞中兩部分電流占總電流的比重不同。具體流程如圖1所示。1.1電極等效電路模型

圖2Randles模型

式中:Q是CPE阻抗大小;ω是角頻率;n是常數(shù)(0<n<1).此外,電極等效電路圖中Rs表示溶液電阻,Rct表示電荷轉(zhuǎn)移電阻。圖3電極等效電路模型

圖3電極等效電路模型

圖2Randles模型CPE是根據(jù)實際觀測結(jié)果抽象出來的一種元件。由于其不是實際的電子元件,因此很難直接利用CPE的公式分析電極的電學(xué)特性影響。已有研究表明可以采用多個RC電路的組合模擬CPE元件的實際響應(yīng)。本模型中,將3組RC并聯(lián)電路串聯(lián)用以實現(xiàn)CPE元件的特性的表征,如圖4....

圖4CPE等效電路圖

Ζ=11/R+jωC.(2)1.2細胞-電極等效電路模型

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